GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量

1、GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：班級(jí)：2004 班專業(yè)：地理信息系統(tǒng)組號(hào)：3 組鄭州大學(xué)環(huán)境與水利學(xué)院2007年7月7日實(shí)驗(yàn)名稱GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)概述本次實(shí)驗(yàn)是在原有傳統(tǒng)控制測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)上進(jìn)行GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，選 取的是鄭州大學(xué)新校區(qū)環(huán)保館前空地。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釭PS RTK測(cè)量系統(tǒng)的組成，理解其基本原理；學(xué)會(huì)正確設(shè)置GPS RTK測(cè)量系統(tǒng)的基準(zhǔn)站和流動(dòng)站并在點(diǎn)位上進(jìn)行實(shí)時(shí) 動(dòng)態(tài)測(cè)量；三、實(shí)驗(yàn)原理介紹GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的基本原理也即載波相位差分定位技術(shù)，主 要介紹求差法即可。要有數(shù)學(xué)公式。GPS RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)其基本原理是采用了載波相

2、位差分定位技術(shù)。該 定位技術(shù)具體而言又可分為兩種方法，第一種方法，基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)將載波相位的改 正量發(fā)送給用戶站，以對(duì)流動(dòng)站的載波相位進(jìn)行改正實(shí)現(xiàn)定位。該方法稱之為改 正法，另一種為求差法，這種方法則是將基準(zhǔn)站的載波相位發(fā)送給流動(dòng)站，在用 戶站對(duì)載波相位觀測(cè)值求差，獲得諸如靜態(tài)相對(duì)定位的公式（1）、（2）、（3）的單 差、雙差、三差求解模型，并采用與靜態(tài)相對(duì)定位類似的求解方程進(jìn)行求解。公式（1）單差觀測(cè)方程：A（0 = （0-（0=x2 tf） - （o+ /（攪2 -孫詭億）-我 -皿仇）_ N,化Q ） c十億-摞打花）十禹鞏-勒律）公式（2）雙差觀測(cè)方程：曲_人事的一人/ （f）= 比co

3、-國(guó) -才+川）-、/禺 -站（幼尿%）-代如-時(shí)-代?0）,）= kf （D -眉 $）-才+認(rèn)（“-（叢* 一 aV ）公式（3）三差觀測(cè)方程：趴也F = /孑（為）用（勺）-用+ p2（A）與靜態(tài)相對(duì)定位不同的是，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位求解的是用戶的位置，因此其定位 的程序?yàn)椋翰⒂闪鲃?dòng)站將觀測(cè)值求差進(jìn)行坐標(biāo)解算此處給出求差法的定位程序：（1）基準(zhǔn)站站在保持不動(dòng)的情況下，靜態(tài)觀測(cè)若干歷元，并將基準(zhǔn)站上的載波 相位觀測(cè)值通過數(shù)據(jù)鏈傳送給流動(dòng)站，在流動(dòng)站對(duì)載波相位觀測(cè)值求差， 獲得靜態(tài)相對(duì)定位的單差、雙差和三差模型，然后按照靜態(tài)相對(duì)定位法求 出整周未知數(shù)，這一過程稱為初始化階段。將求出的整周未知數(shù)代入雙

4、差模型，此時(shí)雙差只包括 X.AY.AZ三個(gè) 坐標(biāo)位置分量，所以只要有4顆以上的衛(wèi)星的一個(gè)歷元的觀測(cè)值，就可實(shí) 時(shí)地求解出三個(gè)位置分量。將求出的坐標(biāo)增量AX、AY、AZ加入已知的基準(zhǔn)站的WGS-84地心坐標(biāo) Xk、Yk、Zk即可得到流動(dòng)站的地心坐標(biāo)，即乙=A +然后利用已經(jīng)獲得的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，將流動(dòng)站的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)氐目臻g直 角坐標(biāo)系中。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備GPS RTK測(cè)量系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)三部分組成。GPS接收機(jī)GPS RTK測(cè)量系統(tǒng)中至少包含兩臺(tái)GPS接收機(jī)，其中一臺(tái)安置于基準(zhǔn)站上， 另一臺(tái)安置在測(cè)站上。基準(zhǔn)站一般都設(shè)在測(cè)區(qū)較高位置，且觀測(cè)條件良好的已知 點(diǎn)上。在作業(yè)中

5、，基準(zhǔn)站的接收機(jī)應(yīng)連續(xù)跟蹤全部可見GPS衛(wèi)星，并將觀測(cè)數(shù)據(jù) 傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，GPS接收機(jī)可以是單頻或雙頻，但一般多是雙頻, 基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的接收機(jī)采樣本應(yīng)相同。GPS接收機(jī)基準(zhǔn)站同流動(dòng)站之間的聯(lián)系是靠數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)鏈)來實(shí)現(xiàn)的。數(shù) 據(jù)傳輸設(shè)備是完成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備之一，由調(diào)制解調(diào)器和無線電臺(tái)組 成。在基準(zhǔn)站上，利用調(diào)制解調(diào)器將有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制，然后由無線電發(fā)射 臺(tái)發(fā)射出去。在流動(dòng)站上利用無線電接收機(jī)將其接受下來，再由解調(diào)器將數(shù)據(jù)還 原，并發(fā)送給流動(dòng)站上的GPS接收機(jī)。RTK測(cè)量的軟件系統(tǒng)其軟件系統(tǒng)的主要功能如下：整周未知數(shù)的快速解算。根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)解算流動(dòng)

6、站在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。根據(jù)已知轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。求解坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。解算結(jié)果的質(zhì)量分析與評(píng)價(jià)。作業(yè)模式(靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài))的選擇與轉(zhuǎn)換。作業(yè)內(nèi)容(放樣、道路中線測(cè)量等)的選擇。測(cè)量結(jié)果的顯示與繪圖。五、實(shí)驗(yàn)步驟本次實(shí)驗(yàn)采用拓?fù)淇礕PS RTK測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了至少兩臺(tái)接收機(jī)，一 臺(tái)接收機(jī)作基準(zhǔn)站；另一臺(tái)接收機(jī)作流動(dòng)站，與其相連的天線在待測(cè)點(diǎn)上對(duì)中整 平。在測(cè)區(qū)中央選擇一個(gè)有一定高度且視野開闊的未知點(diǎn)，并將基準(zhǔn)站接收機(jī)架 設(shè)在上面，對(duì)中整平。作業(yè)步驟如下：運(yùn)行TopSURV軟件，選擇三點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)，設(shè)置投影參數(shù)。輸入三點(diǎn)的點(diǎn)名20 、21、22和地方坐標(biāo)并作

7、為控制點(diǎn)。將基準(zhǔn)站接收機(jī)架設(shè)在任一未知點(diǎn)（不妨假設(shè)為J1）上，對(duì)中整平。接收機(jī)、手簿都開機(jī)，將手簿連到基準(zhǔn)站接收機(jī)上。運(yùn)行TopSURV軟件，并 新建作業(yè)，選擇正確的RTK參數(shù)集。在TopSURV中輸入點(diǎn)名（建議為J1-84 , 以與作為地方坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入的 J1 點(diǎn)區(qū)別）、基準(zhǔn)站天線高及測(cè)高方式，查看衛(wèi) 星數(shù)，如果超過4 顆，在觀測(cè)至少60 秒以后，點(diǎn)擊【設(shè)置基準(zhǔn)站】。如果設(shè)置 基準(zhǔn)站成功，將會(huì)彈出對(duì)話框報(bào)告設(shè)置正確。將流動(dòng)站接收機(jī)安裝到2 米對(duì)中桿上，架設(shè)在20 點(diǎn)上。并輸入點(diǎn)名（建議 為20-84 ，以與作為地方坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入的20 點(diǎn)區(qū)別），天線高和測(cè)高方式接收 機(jī)開機(jī)，將手簿連到流動(dòng)站上

8、，進(jìn)入已建好的作業(yè)中，在 TopSURV 軟件中如果 能得到固定解，且定位精度符合要求，則完成了該點(diǎn)流動(dòng)站的測(cè)量。同理,流動(dòng)站架設(shè)在21.22點(diǎn)上，進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量，分別采集得到21.22的WGS-84 坐標(biāo)21-84、 22-84 。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在TopSURV主界面中，將三個(gè)控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)和WGS-84坐標(biāo) 一一對(duì)應(yīng)起來而后實(shí)施坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。點(diǎn)測(cè)量，將流動(dòng)站接收機(jī)安裝到2 米對(duì)中桿上，架設(shè)在待測(cè)點(diǎn)上。接收機(jī)開 機(jī)，將手簿連到流動(dòng)站上，進(jìn)入已建好的作業(yè)中，在TopSURV主界面下點(diǎn)擊【測(cè) 量/點(diǎn)測(cè)量】，輸入該點(diǎn)點(diǎn)名19、天線高及測(cè)高方式，當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”, 點(diǎn)擊【開始】按鈕，觀測(cè)510個(gè)

9、歷元，并當(dāng)與指示位置精度符合要求時(shí)，點(diǎn) 擊【采用】完成該點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。此時(shí)該點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)與三個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)已 經(jīng)一致。為了確保測(cè)量的質(zhì)量，應(yīng)先在已知點(diǎn)23進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量，若觀測(cè)值與已知 值在2cm誤差內(nèi)，則可在其他待測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果此次GPS RTK測(cè)量利用鄭州大學(xué)新校區(qū)校園導(dǎo)線控制網(wǎng)中的三個(gè)已知點(diǎn)實(shí)施 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，一個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，其已知坐標(biāo)見下表：JH 口 點(diǎn)號(hào)X坐標(biāo)Y坐標(biāo)202135.4202592.998212135.5502728.576222135.5542826.858232135.5452949.931實(shí)施完坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差見下表：jh a 點(diǎn)號(hào)H殘差V

10、殘差200.004210.010220.006利用23點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查。其點(diǎn)位誤差為 0.85 cm，而后經(jīng)測(cè)量得到 的其他待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)見下表：點(diǎn)位測(cè)量成果表jh a 點(diǎn)號(hào)X坐標(biāo)Y坐標(biāo)是否控制點(diǎn)232135.5392949.937否192105.7042588.710否七、實(shí)驗(yàn)體會(huì)實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，所以在一個(gè)學(xué)期的理論學(xué)習(xí)之后，進(jìn)行一次實(shí) 際的操作是很有必要的。這次實(shí)驗(yàn)讓我認(rèn)識(shí)了高科技的測(cè)量?jī)x器，接觸專業(yè)的軟 件，明白現(xiàn)代科技所代來的工作效率以及精度。通過測(cè)量實(shí)習(xí)，我了解GPSRTK 測(cè)量系統(tǒng)的組成，理解其基本原理，怎么樣去實(shí)際的操作，在實(shí)際操作的過程中 所要注意的問題。八、實(shí)驗(yàn)思考1、在

11、選擇控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)，需要考慮哪些問題？答:轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解必須有三個(gè)或三個(gè)以上的點(diǎn)既有地方坐標(biāo)，又有WGS84坐標(biāo)。 這些點(diǎn)稱為控制點(diǎn)，控制點(diǎn)選擇的原則：.選定三個(gè)或三個(gè)以上具有精確地方 坐標(biāo)的點(diǎn)作為控制點(diǎn)，要求這三個(gè)點(diǎn)均勻分布，并能很好控制測(cè)區(qū)。.基準(zhǔn)站 可以架設(shè)在控制點(diǎn)上，也可以架設(shè)在測(cè)區(qū)中央有一定高度視野開闊的未知點(diǎn)上， 比如樓頂。相比之下，后一種方案更值得推薦。這是因?yàn)榛鶞?zhǔn)站架的越高，電臺(tái) 信號(hào)的傳輸距離越遠(yuǎn)，信號(hào)質(zhì)量也越好；視野開闊保證能接收到更多且信號(hào)更好 的衛(wèi)星；同時(shí)基準(zhǔn)站架在測(cè)區(qū)中央能更好地覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，減少基站架設(shè)次數(shù)。2、GPS RTK測(cè)量的注意事項(xiàng)有哪些?怎樣才能盡可能提高GPS RTK的測(cè)量精度？ 答：注意的事項(xiàng)主要在以下幾個(gè)方面，同時(shí)提高的精度的方法也在于這幾點(diǎn)。基準(zhǔn)站的架設(shè)：基準(zhǔn)站架的越高，電臺(tái)信號(hào)的傳輸距離越遠(yuǎn)，信號(hào)質(zhì)量也越 好；視野開闊保證能接收到更多且信號(hào)更好的衛(wèi)星；基準(zhǔn)站架在測(cè)區(qū)中央能更好 地覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，減少基站架設(shè)次數(shù)；流動(dòng)站對(duì)中